Исследование динамической работы пролетных строений железнодорожных мостов

Исследование динамической работы пролетных строений мостов при воздействии высокоскоростной временной железнодорожной нагрузки является необходимым для корректного моделирования колебательных процессов, возникающих в конструкциях мостового сооружения. Создание полных расчетных моделей динамического взаимодействия системы «мост – путь – поезд» позволяет определять допустимые скорости движения высокоскоростных поездов как для эксплуатируемых мостовых сооружений, так и для проектируемых.
В статье представлены результаты экспериментальных исследований, полученных при проведении полевых динамических испытаний сталежелезобетонных пролетных строений мостового сооружения, расположенного на железнодорожной линии Санкт-Петербург – Москва, при прохождении высокоскоростного поезда «Сапсан». В ходе проведения полевого эксперимента были выполнены измерения ускорений и перемещений, возникающих в конструкциях пролетных строений при воздействии высокоскоростного подвижного состава. При дальнейшей обработке результатов полевых измерений рассмотрены две расчетные модели для оценки динамической работы конструкций пролетных строений и подвижного состава. В качестве первой принята упрощенная модель одиночного пролетного строения, позволяющая учитывать воздействие подвижного состава по принципу последовательно расположенных сил, соответствующих схеме подвижного состава. В расчетной схеме не учитываются жесткость и демпфирование верхнего строения пути и динамические параметры подвижного состава. Ввиду расхождения экспериментальных и расчетных данных в ходе дальнейшего исследования рассмотрена более сложная модель, позволяющая учитывать все пролетные строения в составе моста, согласно схеме сооружения, параметры жесткости и демпфирования верхнего строения пути и подвижного состава. Динамический расчет взаимодействия элементов системы «мост – путь – поезд» выполнен в нелинейной нестационарной постановке.
На основе полученных данных произведена верификация указанных расчетных моделей на соответствие результатам, полученным в ходе натурного эксперимента, определены области их рационального применения, а также преимущества и недостатки. 

1. Взаимодействие железнодорожных мостов с подвижным составом / Н. Г. Бондарь, Ю. Г. Козьмин, З. Г. Ройтбурд [и др.]. Москва : Транспорт, 1984. 272 с.

2. Fryba L. Dynamics of Railway Bridges. Praha : Academia Praha, 1996. 326 p.

3. Calculation of bridge deformations due to train passages by the use of strain and acceleration measurements from bridge monitoring supported by experimental tests / T. Rauert, M. Feldmann, L. He, G. De Roeck // Proceedings of the 8th International Conference on Structural Dynamics, EURODYN. 2011. P. 1149–1155.

4. Мосты на высокоскоростных железнодорожных магистралях / В. Н. Смирнов, А. А. Барановский, Г. И. Богданов [и др.]. Санкт-Петербург : Петербургский государственный университет путей сообщения, 2015. 274 с.

5. Смирнов В. Н., Дьяченко А. О., Дьяченко Л. К. Особенности проектирования мостов на высокоскоростных железнодорожных магистралях // Бюллетень результатов научных исследований. 2017. № 3. С. 69–81.

6. Смирнов В. Н., Дьяченко Л. К., Евстигнеев Е. А. Резонансные колебания пролетных строений мостов на высокоскоростных железнодорожных магистралях // Новые технологии в мостостроении (от прошлого к будущему) : сборник трудов Международной научно-технической конференции. Санкт-Петербург : Петербургский государственный университет путей сообщения, 2015. С. 91–97.

7. Смирнов В. Н. Взаимодействие бесстыкового пути с мостовым сооружением на высокоскоростных магистралях. Москва : Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2015. 96 с.

8. Effects of rail and train’s critical speed on the dynamic behavior of bridges / Y. Khadri, S. Tekili, E. M. Daya [et al.] // Mechanika. 2013. Vol. 19. P. 46–52.

9. Jong-Dar Yau. Resonance of continuous bridges due to high speed trains // Journal of Marine Science and Technology. 2001. Vol. 9. P. 14–20.

10. Tavares Rui Afonso. Influence of the vertical support stiffness on the dynamic behavior of high-speed railway bridges / Royal Institute of Technology. Stockholm : Master Thesis, 2007. 119 p.